книги из ГПНТБ / Полькин, С. И. Обогащение оловянных руд и россыпей

меди из халькопирита, исследователям удалось увеличить скорость выщелачивания в 1800 раз.

В Московском институте стали и сплавов (МИСиС) разработан ряд технологических схем бактериального выщелачивания мышьяка из золотосодержащих сульфидных концентратов и из оловянно-мед­ но-мышьяковых труднообогатимых промпродуктов, получаемых при обогащении сульфидно-окисленных руд Фестивального месторожде­ ния. Наличие тонковкрапленного касситерита, станнина, халькопи­ рита, арсенопирита и других минералов в этих рудах создает боль­ шие затруднения при их обогащении.

После частичного выделения олова в кондиционный гравитаци­ онный концентрат, в дальнейшем методами флотогравитации и флотации сульфидов выделяют сульфидный концентрат (промпродукт), в который переходит до 50% олова, более 90% меди и мышьяка. В этих промпродуктах содержится олова от 0,7 до 2% и более, 8—10% меди и от 7 до 15% мышьяка. Методами обогаще­ ния не удалось получить кондиционные медные и оловянные кон­ центраты с приемлемым содержанием в них мышьяка. При флота­ ционном выделении медного концентрата в нем содержится не ме­ нее 1,2% мышьяка. Наиболее успешно эта проблема может быть решена комбинированными-обогатительно-химико-металлургичес- кими методами. В МИСиС впервые в отечественной и зарубежной практике была разработана схема бактериального выщелачивания мышьяка и частично меди в сочетании с флотацией, цементацией меди и регенерации бактериальных растворов.

Схема переработки оловянно-медно-мышьяковых промпродуктов с использованием бактерий. Особенностью схемы, разработанной МИСиС, является проведение процесса бактериального выщелачи­ вания промпродуктов в плотных пульпах с использованием оборот­ ных растворов. Схема переработки сложного промпродукта с при­ менением бактериального выщелачивания показана на рис. 133.

При повышенном содержании мышьяка в исходном промпродукте (7—15%) целесообразно для сокращения времени бактери­ ального выщелачивания предварительное снижение содержания его до 4—5% флотацией. Камерный продукт флотации поступает на бактериальное выщелачивание, а пенный продукт подвергается се­ лективной флотации сульфидных минералов меди и мышьяка. При пониженном содержании мышьяка в исходном продукте (менее 6—7%) он направляется непосредственно на бактериальное вы­ щелачивание.

Предварительное снижение содержания мышьяка в исходном промпродукте проводится флотацией в слабокислой среде при рН = = 5, расходе бутилового ксантогената 40 г/т, соснового масла 30 г/т. Применяемые реагенты не токсичны для бактерий. При на­ личии в промпродукте окисленных соединений меди их целесооб­ разно удалять 0,5%-ным раствором серной кислоты с последующей цементацией меди из раствора. Потери олова в коллективном суль­ фидном концентрате не превышает 3,5%.

461

Бактериальное селективное выщелачивание мышьяка и меди из оловянно-медно-мышьякового промпродукта проводят в пачуках при непрерывном воздушном перемешивании по прямоточной или

Л ро м про З укт

(Sn=2 %;Си = 8 %,AS=10%)

Рис. 133. Комбинированная схема переработки сложного промпродукта с применением бактери­ ального выщелачивания

противоточной схеме с использованием адаптированных к условиям выщелачивания промпродукта бактерий Thiobacillus Ferrooxidans. Т :Ж = 1 :5 , крупности продукта — 0,1 мм, pH = 2,0-f-2,5, темпера­

462

туре 25—28° С; исходное содержание железа в растворе 2—4 г/л.

Вэтих условиях мышьяк за 90—96 ч извлекается на 96%. Бактериальное и химическое окисление сульфидов меди и

мышьяка имеет существенное отличие по конечным продуктам окис­ ления. Процесс окисления халькопирита может быть представлен в следующем виде:

CuFeS2 + 2 F e 2 (S0 4 )3 = C uS 0 4 + 5 FeS0 4 + 2 S° (химически).

Сера окисляется бактериями до H2 SO4 :

S°+ l 1/202+H20 = H 2S04.

Таким образом, одной из причин интенсификации процесса бак­ териального выщелачивания является непрерывная регенерация бактериями сильного окислителя сульфидов — сернокислого окисного железа и образование серной кислоты.

Если при окислении сульфидов меди образуются сульфаты меди, то конечными продуктами при окислении арсенопирита являются мышьяковая кислота и сульфат закиси железа:

2FeAsS + 6,502+ З Н 20 — 2 H3 As0 4 + 2 FeS0 4.

Сульфат закиси железа окисляется бактериями до сульфата окиси

2FeSO4+ H 2SO4+ 0,5O 2 — Fe2 (S04)3+ H 20,

который снова окисляет арсенопирит с образованием в растворе ионов двух- и трехвалентного железа и анионов мышьяковой, а воз­ можно и мышьяковистой кислоты.

Одновременное присутствие в рудах и промпродуктах сульфидов меди, мышьяка, железа и других элементов приводит к образова­ нию сложного химического комплекса при их окислении, которые могут или способствовать развитию бактерий и интенсифицировать

тщательно изучить химический комплекс образующихся в пульпе соединений, определить влияние их на жизнедеятельность микро­ организмов и адаптировать их к конкретным производственным условиям.

Затем производят переработку растворов после выщелачивания и их регенерацию. Результаты рентгеноструктурного анализа це­ ментной меди, полученной из мышьяксодержащего раствора, пока­ зали, что в осадке вместе с медью образуется соединение состава Cu3As. Образование СизАэ, наряду с образованием арсенатов же­ леза, крайне нежелательно, так как мышьяк при цементации меди на 95—98% также переходит в осадок, загрязняя цементную медь,

463

поэтому необходимо предварительное удаление мышьяка из рас­ творов перед цементацией меди.

Разработанная в МИСиС схема переработки бактериальных растворов после выщелачивания включает предварительное селек­ тивное удаление мышьяка известью при рН = 3,1 -т-3,5. Осаждение мышьяка составляет 99,9%, в него переходит меди 2,3%.

Из оставшегося раствора цементируют медь на железном скрапе, извлечение ее за 90 мин в цементную медь, содержащую до 80% Си, составляет 98,5%. Полученный бактериальный рас­ твор регенерируется (без дополнительной подачи питательных со­ лей) с повторным использованием растворов в цикле выщелачи­ вания.

После бактериального выщелачивания можно из твердого ос­ татка выделить флотацией отдельно медный и оловянный концен­ траты, практически не содержащие мышьяка. В начале флотируют халькопирит в концентрат, содержащий 20,2% меди при извлече­ нии 88,2%. Олово переходит на 96—97% в камерный продукт, из которого флотируют пустую породу, а в камерном продукте полу­ чают оловянный концентрат, содержащий 10—15% олова при из­ влечении 75—85%. Содержание мышьяка в медном концентрате не превышает 0,4%, а в оловянном — 0,17%, эти концентраты мо­ гут быть переработаны существующими металлургическими ме­ тодами.

Разработанная схема позволяет дополнительно извлечь из от­ вальных и трудно перерабатываемых продуктов не менее 15% олова и 80% меди исходной руды в одноименные концентраты.

§ 72 . О б е зв о ж и в а н и е и с у ш к а о л о в я н н ы х концент рат ов

Обезвоживание товарных зернистых концентратов на рудных обогатительных фабриках и полученных при доводке производят в спиральных или реечных классификаторах. Пески классификато­ ров влажностью до 13% обычно разгружают в бункера. Сливы классификаторов содержат до 5% твердых частиц. Твердая часть сливов представляет собой практический шламовый оловянный кон­ центрат, поэтому их направляют вместе с другими шламовыми кон­ центратами на сгущение в сгустителях, а затем на фильтрование в дисковых или барабанных фильтрах.

Наиболее совершенным оборудованием для обезвоживания зер­ нистых гравитационных концентратов являются дренирующие бун­ кера (рис. 134) [36].

Пульпа с разжижением Т : Ж = 1 : 5 —- 1 : 6 поступает в обезво­ живающий бункер, представляющий собой металлический бак, раз­ мерами оснований 1500x1500 мм высотой 2500 мм с днищем, ско­ шенным под углом 45° на всю длину. Вертикальное сечение бун­ кера имеет вид прямоугольной трапеции с размерами оснований 2500X1000 мм и высотой 1500 мм. Объем бункера — 4 м3. В ниж­ ней части бункера вдоль высокой вертикальной стенки устроены

464

три выпускных окна 450X250 мм, для прочности укрепленные угловым железом по периметру. Окна перед заполнением бункера закрывают прочными заглушками из листовой стали с резиновыми прокладками.

’Подача концент рат ов гидрот ранспорт ом

Обезвоживающие бункера.

сош ка

Оловянный

концентрат

О пробование и упаковка

Оловянный

ш ламовый концентрат

Рис. 134. Схема установки обезвоживающих бун­ керов:

а — в цехе готовой продукции; б—принципиальное уст­ ройство обезвоживающих бункеров; в — обезвоживающий элемент

Внутри бункера, против выпускных окон, установлен питающий барабан диаметром 60 мм на всю длину бункера с четырьмя про­ дольными ребрами высотой 25 мм. Назначение его — обеспечить равномерную выдачу из бункера обезвоженного концентрата.

В местах прохода вала барабана через боковые стенки бункера, устроены сальниковые уплотнения.

Поворотом на 90° перекидного шибера можно при заполнении бункера направить дренирующую через неплотности заглушек воду в сборные желоба либо при разгрузке бункера обезвоженный кон­ центрат направить в сборный шнек.

Существенной деталью обезвоживающих бункеров является дре­ нажная труба, которая представляет собой газовую трубу диамет­ ром 100 мм, установленную вертикально внутри бункера, как мо­ жно ближе к питающему барабану, и пропущенную через днище наружу. Место пересечения трубы с днищем хорошо проварено. Верхний конец трубы выступает над верхом бункера на 200— 300 мм, а нижний, выходящий наружу бункера, закрыт пробко­ вым краном. По всей высоте трубы на расстоянии 150—200 мм друг от друга имеется несколько кольцевых рядов отверстий диа­ метром 5—6 мм, прикрытых коническими манжетами, приварен­ ными к трубе. Отверстия по всей высоте трубы значительно уско­ ряют процесс обезвоживания, так как дренирование влаги из кон­ центрата, загруженного в бункер, происходит одновременно во всей толще через сравнительно небольшой слой. Манжеты предохра­ няют от выноса в дренажную трубу мелких частиц концентрата и от забивания отверстий.

Вверхней части бункера с трех сторон приварены желоба для приема слива, который для дополнительного улавливания тонких частиц концентрата направляется в трехкамерный отстойник. Вер­ тикальная перегородка, нижняя кромка которой опущена ниже сливного порога, предохраняет от образования прямых потоков.

Бункер устанавливают на металлических опорах на площадке (перекрытии), расположенной на высоте 2,5 м, над полом сушиль­ ного отделения. Расстояние от низа бункеров до перекрытия 1 м.

Между рядами бункеров на перекрытии устанавливается сбор­ ный винтовой конвейер, который передает обезвоженный концен­ трат к наклонной течке, питающей сушильную печь.

Врежиме обезвоживания бункер работает следующим образом.

Вбункере разгрузочные отверстия закрыты заглушками, кото­ рые плотно зажаты зажимными устройствами; пробковый кран дренажной трубы закрыт; перекидной шибер переключен на сбор­ ный желоб дренажа; питающий барабан при помощи кулачковой шайбы отключен от привода и находится в неподвижном состоя­ нии. Излишняя вода пульпы, заполнив бункер, переливается через сливной порог, собирается в желобах и по трубопроводу диаметром 100 мм направляется для дополнительного осветления в трехка­ мерный отстойник, а затем двухдюймовым насосом через батарею из четырех гидроциклонов диаметром 125 мм возвращается в про­ цесс. Нижний продукт гидроциклонов самотеком по самостоятель­ ной магистрали возвращается в трехкамерный отстойник или сгу­ ститель, из которого периодически выгружается улавливаемый шла­ мовый концентрат.

После сбора концентрата открывают кран дренажной трубы, ос­ лабляют зажимы заглушек и концентрат оставляют в бункере на

466

16 ч. В течение этого времени происходит обезвоживание концен­ трата через дренажную трубу и неплотности в заглушках.

Во время заполнения одного из бункеров из другого бункера производят выпуск и сушку обезвоженного концентрата. Для этого ослабляют зажимное устройство, заглушки убирают, перекидной шибер переключают на шнек, питательный барабан подключают к приводу.

Применение обезвоживающих бункеров позволяет снизить влаж­ ность концентратов перед сушкой или шихтовкой до 4,5%, при этом производительность сушильных агрегатов возрастает на 50— 60%, снижается удельный расход топлива, выход газов и потери с ними тонких фракций концентрата. По сравнению с механичес­ кими классификаторами обезвоживающие бункера имеют значи­ тельно большее зеркало слива, поэтому содержание твердого в сливе также резко снижается.

Сушку зернистых оловянных концентратов производят во вра­ щающихся печах барабанного типа с внутренним или внешним обо­ гревом рабочего пространства. Применяют также многоподовые сушильные электрические печи сопротивления, индукционные вра­ щающиеся печи барабанного типа, обогрев которых осуществля­ ется индукционно токами промышленной частоты (50 Гц).

Наиболее трудную проблему представляет собой сушка шламо­ вых и флотационных концентратов, для которых не может быть применена ни одна из перечисленных выше сушильных печей.

ВИнституте металлургии и обогащения АН Каз. ССР разра­ ботан и испытан в промышленных условиях принципиально новый аэрогидрозольный способ, предназначенный для сушки продуктов металлургических, химических и других производств с исходной влажностью 30—60 %.

Взависимости от характеристики исходного сырья (плотности, гранулометрического состава, % твердого) процесс аэрогидрозольной сушки может заменить существующие операции фильтрования

исушки и выдавать товарные продукты с конечной влажностью

1- 8 %.

В цветной металлургии аэрогидрозольная сушка применяется в промышленности для сушки цинковых, а также сурьмяно-ртут­ ных концентратов, для которых особенно важно удаление влаги при температурах менее 100° С.

Институтами металлургии и обогащения АН Каз. ССР и ЦНИИОлово были проведены укрупненно-лабораторные испытания возможности сушки аэрогидрозольным способом шламистых олово­ содержащих продуктов: исходных шламов, кека, шламового кон­ центрата, шламовых хвостов. Все эти продукты были крупностью менее 74 мк и содержали различные количества олова. Плотность

Поступающему в распылитель материалу энергией сжатого воздуха сообщается определенная скорость движения. Распыленный мате­ риал поступает в камеру сушки 3 и оседает в бункере 6, а запы­ ленный воздух и влага отсасываются через циклон 5 вентилято­ ром 4 и выбрасываются в атмосферу.

Основная масса влаги отделяется от твердых частиц и удаля­ ется в виде тумана. Оставшаяся влага на частицах твердого ма­ териала в виде пленок удаляется как за счет подводимого к воз­ духу тепла, так и за счет кон­ струкции сушильной камеры, где

оседающего материала.

Рис. 135. Принципиальная схема аэрогидрозольной установки для сушки раз­ личных материалов из пульп:

Для проверки возможности сушки оловосодержащих шламов из исходных материалов подготовляли пульпу с различным содержа­ нием в ней твердого.

Испытания проводили с подогревом воздуха. Начальная тем­ пература в сушильной камере во всех опытах была 90—100° С. Давление воздуха перед распылителем составляло 3 кгс/см2.

Результаты сушки шламовых продуктов и характеристика про­

468

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

разности промышленного применения гидравлических драг при разработке рос­ сыпей тяжелых металлов.— «Цветная металлургия», 1969, № 16.

мальных условий работы струйных желобов при обогащении россыпей. «Изв. ву­ зов, Цветная металлургия», 1964, № 1.

4 7 0